BAB II PERPINDAHAN PANAS DALAM PENDINGINAN DAN PEMBEKUAN 2.1 Pendahuluan Pendinginan dan pembekuan pada dasamya merupakan fenomena perpindahan panas. Oleh karena itu perlu dibahas kembali metode perpidahan panas, selanjutnya diaplikasikan apabila perpindahan panas melewati suatu bangunan dan bagaimana penerusan dan pelepasan panas pada bahan selama pendinginan. Pembahasan mengenai perpindahan panas bermanfaat mengingat perpindahan panas lewat bangunan pendingin dipengaruhi oleh jenis susunan dan ukuran bahan, kondisi udara luar dan sumber panas yang ada di bangunan pendingin. Adapun pengetahuan tentang watak bangunan simpan serta watak penerusan panas merupakan salah satu kriteria desain bangunan simpan dingin. Sedangkan watak penerusan panas dan pelepasan panas dari bahan pangan dalam pendinginan dan pembekuan perlu diketahui agar mutu bahan pangan dapat dipertahankan. Pembelajaran pada bab ini, mempunyai tujuan instruksional khusus agar mahasiswa mampu menerangkan metode perpindahan panas, dapat menjelaskan perpindahan panas melewati suatu bangunan pendingin, mampu menunjukkan karakteristik penerusan dan pelepasan panas dan bahan pangan dalam proses pendinginan dan pembekuan dan mampu menguraikan sumber panas dan beban pendingin. 2.2 Penyajian a. Uraian Perpindahan panas adalah perpindahan energi dari satu tempat ke tempat lain karena perbedaan suhu diantara benda atau material. Perpindahan energi sebagai panas dapat terjadi secara konduksi, konveksi, dan radiasi. Perpindahan panas melewati suatu isolator yang disebabkan beda suhu terjadi bersamaan secara konduksi, konveksi, dan radiasi, secara skematis dapat digambarkan sebagai berikut
Gambar 2.1 Perpindahan panas melalul isolator Jika aliran dan bahan panas yang lewat suatu benda dapat dianalogikan dengan aliran listrik, maka : Gambar 2.2 Aliran dan bahan panas yang dianalogikan dengan aliran listrik Bila hambatan termai dapat ditulis sebagai :
Persamaan di atas dapat kita tulis : Dimana : k = koefisien konduktifitas termal h, = koefisien perpindahan panas konveksi h, = koefisien perpindahan panas equivalent radiasi A = luas permukaan AT = perbedaan suhu antara dua permukaan Jika U = koefisien transfer panas total, maka : U = 11(R. A) q=u.a.at atau persamaan umum : 1/U = 1/h 0 + L 1 /k 1 + L 2 /k 2 +... + L n /k n + 1/h, dimana : h o = koefisien perpindahan panas pada permukaan luar h ; = koefisien perpindahan panas pada permukaan dalam L/k = resistensi panas dari berbagai lapis material dengan L = tebal dan k = koefisien konduktifitas panas. Untuk lebih memperdalam materi ini dapat dibacapada buku Perpindahan Kalor (Heat Transfer), karangan J.P Holman diterjemahkan Ir E. Jasjfi, penerbit Erlangga, tahun 1984. Jakarta. Sumber panas dari beban pendingin Pada umumnya beban dari suatu system pendingin bersumber dad panas sensible (panas tersadap) dan panas laten. Untuk memperkirakan besamya beban dari system pendinginan yang berupa sumber panas dari bahan pangan dan peralatan serta kondisi ruang yang ingin dipertahankan, diperlukan kehilangan dan perolehan panas. Harga-harga dari beban panas dari luar yang bersumber dari matahari, konstanta dari material untuk bangunan pendingin, panas spesifik dan respirasi dari bahan pangan pada berbagai suhu serta persyaratan suhu penyimpan dingin dapat dicari di buku pegangan (Physical Properties of Food and Food
Processing Systems, karangan Lewis, M.J tahun 1987). Adapun sumber panas yang merupakan beban pendingin berasal dari : A. Sumber panas yang berasal dari panas tersadap (sensible) 1) Panas yang mengalir lewat dinding luar, atap, lantai, jendela, dan pintu yang disebabkan karena perbedaan suhu bagian luar dan dalam 2) Panas yang disebabkan karena radiasi matahari : (i) Transmisi panas secara langsung karena radiasi lewat kaca jendela dan ventilasi. (ii) Panas dap matahari yang diabsorbsi oleh Binding, atap, yang kemudian ditransmisikan ke ruang pendingin lewat konduksi. 3) Panas yang bersumber dari produk / bahan pangan 4) Panas yang berasal dari berbagai alat 5) Panas yang disebabkan karena pekerja 6) Panas yang disebabkan karena infiltrasi udara lewat bocoran dan karena frekuensi pembukaan pintu bangunan. B. Panas yang bersumber dari panas laten 1) Panas laten udara yang masuk di dalam ruang pendingin lewat infiltrasi 2) Panas laten dari pekerja/ manusia 3) Panas laten dari produk / bahan pangan yang disimpan Untuk memperdalam materi ini, mahasiswa diharapkan membaca dan mempelajari buku Refrigeration and Air Conditioning, karangan Domikund War.S (1980) Dhanpat Rai and Sons, New Delhi India. Dan buku yang lain Principle of Refrigeration, karangan Dossat R.J (1978), John Wiley and Sons, New York. b. Aktifitas Aktifitas mahasiswa dalam perkuliahan antara lain merangkum materi perpindahan panas melalui tanya jawab dan beberapa menganalisa aplikasi dari perpindahan panas. c. Latihan Apel sebanyak 200 kg didinginkan dari suhu 25 C menjadi -2C - spesifik apel di atas titik beku = 3,59 kj/kg C. panas spesifik diatas titik bei _ = ' BE kj/kg C. panas laten 281,5 kj/kg. Dianggap air yang ada pada ba^ar atamembeku pada suhu -1 C. Berapakah jumlah panas seluruhnya.
d.rangkuman (i) Pendinginan dan pembekuan merupakan salah satu fenomena perpindahan panas baik secara konduksi, konveksi, maupun radiasi. (ii) Perpindahan panas lewat bangunan pendingin dipengaruhi oleh jenis susurardan ukuran bahan, kondisi udara luar dan sumber panas yang ada di bangurar pendingin. (iii) Watak penerusan panas dan pelepasan panas dari bahan pangan dalarpendinginan dan pembekuan perlu diketahui agar mutu bahan pangan dapat dipertahankan. (iv) Pada umumnya beban dari suatu system pendingin bersumber dari panas sensible (panas tersadap) dan panas laten. 2.3 Penutup Tes formatif belum diberikan dalam pertemuan ini. Petunjuk penilaian dan umpan balik dilihat dari kemampuan mahasiswa merangkum materi perpindahan panas. Adapun tindak lanjut apabila belum menguasai materi pada bab ini dianjurkan untuk membaca literature perpindahan panas dan pustaka yang dipakai dalam bab ini.
2.4. Daftar Pustaka Holman, J.P, dan Ir E. Jasjfi. 1984. Perpindahan Kalor (Heat Transfer). Penerbit Erlangga. Jakarta. Domikund,W.S. 1980. Refrigeration and Air Conditioning. Dhanpat Rai and Sons. New Delhi India. Dossat,R.J. 1981. Principles of Refrigeration 2" d ed SI Version. John Wiley & Sons, Inc. New York.